在線煙氣分析儀在沼氣發電機組尾氣排放監測中的應用

　　要解決沼氣發電機組尾氣排放執行標準的爭議性問題，首先我們要明確沼氣發電機組的工作原理？由于沼氣發電項目兼具社會效益與經濟效益，利用沼氣發電機組發電并網，一般采用單機功率較小的往復式燃氣內燃機組發電技術，通過沼氣在氣缸內燃燒，帶動活塞運動，產生動力，再帶動發電機運轉發電。該技術具有如下特點：

　　①單位千瓦建站投資少，2500~3500元/kW；率高：45%~80%；運行成本低：0.1~0.12元/kWh。

　　②燃氣內燃機機組配套設備簡單，電站可移動性強。

　　③機組單機功率范圍：4kW~2000kW，可以單臺工作，也可多臺并網，建站靈活。

　　④電站自耗電少，不超過發電量的2%。

　　⑤燃氣內燃及采用熱電冷聯供，機組熱效率可達80%。

　　⑥對沼氣氣源條件要求較低。

　　目前各地環境影響評價和環保驗收的排放指標主要是SO2和NOx各地執行的標準主要有以下幾個：

　　①《鍋爐大氣污染排放標準》(GB13271-2001/2014)

　　②《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)

　　③《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》(GB14762-2002)第二階段與《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)

　　④《大功率沼氣發電機組》(GB/T29488-2013)

　　⑤《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)

　　1、關于《鍋爐大氣污染排放標準》

　　《鍋爐大氣污染排放標準》有GB13271-2001和GB13271-2014兩個版本。2008年，環境保護部、發展改革委、能源局聯合印發《關于進一步加強生物質電項目環境影響評價管理工作的通知》(<環發[2008]82號>)。其中針對“填埋氣發電機沼氣發電類項目”提到“單臺出力65t/h及以下的發電鍋爐。參照《鍋爐大氣污染排放標準》(GB13271-2001)中燃氣鍋爐大氣污染高允許排放濃度執行。”因此，部分沼氣發電項目環境影響評價采用的是該文件提到的標準。準確說，“往復式內燃機式發電機組”不屬于發電鍋爐，因此執行《鍋爐大氣污染排放標準》比較牽強，與實際情況有悖。尤其是在《鍋爐大氣污染排放標準》(GB13271-2014)新標準發布之后，適用范圍明確為：“新建鍋爐自2014年7月1日起，10t/h以下在用蒸汽鍋爐和7MW以上的熱水鍋爐，10t/h及以上在用蒸汽鍋爐和7MW及以下的熱水鍋爐，分別自2015年10月1日與2016年7月1日起執行本標準，《鍋爐大氣污染排放標準》(GB13271-2001)自2016年7月1日廢止”，更加表明“往復式內燃機式發電機組”不適用于此標準所列范圍。

　　2、關于《火電廠大氣污染物排放標準》

　　環保部發布的《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)，規定了以氣體為燃料的鍋爐或燃氣輪機組的SO2、NOx的排放限值。根據國家環保總局環函[2010]123號《關于生活垃圾填埋氣體發電機組煙氣排放執行標準問題的復函》：“《火電廠大氣污染物排放標準》(GB13223-2011)標準實施后，燃氣輪機組污染排放應按標準的規定執行。目前國家尚未制定采用氣體燃料的內燃機發電機組的排放標準，地方省級政府可根據法律規定制定地方排放標準。”而沼氣發電機組普遍采用的是“往復式內燃機式發電機組”，也不適用于此標準所列范圍。

　　注：部分利用鍋爐+蒸汽輪機發電或燃氣輪機+蒸汽輪機發電技術的沼氣發電項目，可參考執行以上兩種標準。

　　3、關于《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》

　　根據國家環保總局環函[2006]359號《關于內燃式瓦斯發電項目環境影響評價標準請示的復函》：“目前，我國還沒有發電用內燃機大氣污染排放標準，使用以煤層氣（沼氣）為燃料的內燃機發電建設項目，可根據建設項目環境影響評價文件審批時間，分別參照執行《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》(GB14762-2002)第二階段和《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)中的大氣污染排放控制要求，進行環境影響評價”。本評價中NOx排放參照執行《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)中的大氣污染排放中國Ⅳ、Ⅴ階段(2010年、2012年起)的控制要求(NOx≤3.5g/kWh、NOx≤2.0g/kWh)。

　　該標準適用范圍符合項目實際采用的發動機類型。但對沼氣發電項目來說，該標準規定了NOx的排放要求，SO2的排放與具體的沼氣品質有關，在該標準中也無從規定。

　　注：目前《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(*六階段)》正處于二次征求意見稿階段，待新標準出臺，NOx排放的限值要求會更加嚴格。

　　4、關于《中大功率沼氣發電機組》

　　《大功率沼氣發電機組》(GB/T29488-2013)是由中國石油集團濟柴動力總廠負責起草，國家質量監督檢驗檢疫總局和標準化管理委員會發布實施的，適用于“額定頻率為50Hz或60Hz，功率不小于250kW，以沼氣（甲烷含量不低于30%）為主要燃料的往復式內燃機驅動的交流工頻發電機組”。該標準規定“機組在額定工況時排出的NOx污染物排放限值為3.48g/kWh”，相近于《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》，同前述相同，SO2的排放與氣源有關，也無從規定。

　　5、關于《大氣污染物綜合排放標準》

　　由于較為符合實際狀況的《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》和《中大功率沼氣發電機組》均為對SO2的排放做出規定，因此，部分沼氣發電項目環境影響評價中采用現行的《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)來約束SO2的排放。標準明確：1997年1月1日起設立的（包括新建、擴建、改建）的SO2污染排放限值為960mg/m³(一級)與500mg/m³(二級)。

　　綜上所述，采用燃氣內燃機發電技術的沼氣發電機組NOx排放標準可參照《車用點燃式發動機及裝用點燃式發動機汽車排放污染物排放限值及測量方法》(GB14762-2002)第二階段與《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)，或《大功率沼氣發電機組》(GB/T29488-2013)執行；SO2排放標準可參照《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)執行。

　　為了使沼氣發電機組污染物排放控制有據可依，一般建議在排煙處安裝在線煙氣監測設備，如銳意自控在線煙氣分析儀Gasboard-3000系列，可同時在線監測不同污染排放限值要求的NO與SO2含量，并通過多種通訊接口將監測數據傳輸至上級集中控制系統，幫助實現沼氣發電機組污染排放的有效控制。下表為Gasboard-3000系列選型產品的基本參數。

　　根據在線監測數據，工作人員可通過沼氣發電項目前端的氣體排放、過濾及機組氣缸內部燃燒，保證SO2排放滿足《大氣污染物綜合排放標準》(GB16297-1996)的排放要求。同時，可通過發電機組空燃比控制系統調節空燃比，保證甲烷與空氣中氧氣的充分反應，通過稀薄燃燒技術控制主燃區溫度，保證NOx排放滿足《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段)》(GB17691-2005)中的大氣污染排放中國Ⅳ階段的控制要求(NOx≤3.5g/kWh)或《大功率沼氣發電機組》(GB/T29488-2013)中規定的排放標準(NOx≤3.48g/kWh)。

（來源：沼氣圈）